力學(xué)

第一章物理學(xué)和力學(xué)
§1.1發(fā)展著的物理學(xué)
(一)經(jīng)典物理學(xué)與現(xiàn)代物理學(xué)
(二)微觀世界
(三)宇宙的早期演化
(四)非線性系統(tǒng)的復(fù)雜行為
§1.2物理學(xué)科的特點(diǎn)
(一)物理學(xué)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)
(二)理想模型
(三)物理學(xué)的思考
(四)物理學(xué)理論
(五)物理·技術(shù)和經(jīng)濟(jì)
§1.3時(shí)間和長度的計(jì)量
(一)時(shí)間的計(jì)量
(二)長度的計(jì)量
§1.4單位制和量綱
(一)基本單位和導(dǎo)出單位
(二)國際單位制
(三)量綱式
§1.5數(shù)量級(jí)估計(jì)
§1.6參考系·坐標(biāo)系與時(shí)間坐標(biāo)軸
(一)參考系和坐標(biāo)系
(二)時(shí)間坐標(biāo)軸
§1.7力學(xué)——學(xué)習(xí)物理學(xué)的開始
學(xué)習(xí)第一章的建議
思考題和習(xí)題
第二章質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)
§2.1質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程
(一)質(zhì)點(diǎn)的位置矢量與運(yùn)動(dòng)學(xué)方程
(二)位移——位置矢量的增量
§2.2瞬時(shí)速度矢量與瞬時(shí)加速度矢量
(一).平均速度與瞬時(shí)速度
(二)平均加速度與瞬時(shí)加速度
§2.3質(zhì)點(diǎn)直線運(yùn)動(dòng)——從坐標(biāo)到速度和加速度
(一)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程
(二)速度和加速度
(三)勻速與勻變速直線運(yùn)動(dòng)
(四)宇宙年齡和大小的估計(jì).測量重力加速度
§2.4質(zhì)點(diǎn)直線運(yùn)動(dòng)——從加速度到速度和坐標(biāo)
(一)從速度到運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和位移
(二)已知加速度求速度和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程
§2.5平面直角坐標(biāo)系·拋體運(yùn)動(dòng)
(一)平面直角坐標(biāo)系
(二)拋體運(yùn)動(dòng)
(三)用矢量討論拋體運(yùn)動(dòng)
§2.6自然坐標(biāo)·切向和法向加速度
(一)自然坐標(biāo)
(二)速度·法向和切向加速度
§2.7極坐標(biāo)系·徑向速度與橫向速度
(一)極坐標(biāo)系
(二)徑向速度與橫向速度
§2.8伽利略變換
(一)伽利略變換
(二)伽利略變換蘊(yùn)含的時(shí)空觀
(三)伽利略速度變換關(guān)系
(四)加速度對(duì)伽利略變換為不變量
思考題
習(xí)題
選讀材料：伽利略小傳,伽利略與勻變速直線運(yùn)動(dòng)…
第三章動(dòng)量定理及動(dòng)量守恒定律
§3.1牛頓第一定律和慣性參考系
§3.2慣性質(zhì)量·動(dòng)量和動(dòng)量守恒定律
(一)慣性質(zhì)量
(二)動(dòng)量·動(dòng)量守恒定律
§3.3牛頓運(yùn)動(dòng)定律·伽利略相對(duì)性原理
(一)力·力的獨(dú)立作用原理
(二)牛頓運(yùn)動(dòng)定律
(三)伽利略的相對(duì)性原理
§3.4主動(dòng)力和被動(dòng)力
(一)主動(dòng)力
(二)被動(dòng)力或約束反作用力
§3.5牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用
(一)質(zhì)點(diǎn)的直線運(yùn)動(dòng)
(二)變力作用下的直線運(yùn)動(dòng)
(三)質(zhì)點(diǎn)的曲線運(yùn)動(dòng)
(四)質(zhì)點(diǎn)的平衡
§3.6非慣性系中的力學(xué)
(一)直線加速參考系中的慣性力
(二)離心慣性力
(三)科里奧利力
§3.7用沖量表述的動(dòng)量定理
(一)力的沖量
(二)用沖量表述的動(dòng)量定理
§3.8質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量定理和質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理
(一)質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量定理
(二)質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理
(三)質(zhì)點(diǎn)系相對(duì)于質(zhì)心系的動(dòng)量
§3.9經(jīng)典力學(xué)中動(dòng)量守恒定律的常見形式
(一)質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量守恒定律
(二)動(dòng)量沿某一坐標(biāo)軸的投影守恒
§3.10火箭的運(yùn)動(dòng)
思考題
習(xí)題
選讀材料：關(guān)于牛頓和他的運(yùn)動(dòng)定律,(3.2.2)式的進(jìn)一步論證
第四章動(dòng)能和勢能
§4.1能量——另一個(gè)守恒量
§4.2力的元功·用線積分表示功
(一)力的元功和功率
(二)利用不同坐標(biāo)系表示元功
(三)力在有限路徑上的功
§4.3質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)能定理
(一)質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能定理
(二)質(zhì)點(diǎn)系內(nèi)力的功
(三)質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能定理
§4.4保守力與非保守力·勢能
(一)力場
(二)保守力與非保守力
(三)勢能
(四)勢能是物體相對(duì)位置的函數(shù)
§4.5功能原理和機(jī)械能守恒定律
(一)質(zhì)點(diǎn)系的功能原理
(二)質(zhì)點(diǎn)系的機(jī)械能守恒定律
§4.6對(duì)心碰撞
(一)關(guān)于對(duì)心碰撞的基本公式
(二)完全彈性碰撞·查德威克發(fā)現(xiàn)中子
(三)完全非彈性碰撞
(四)非完全彈性碰撞
§4.7非對(duì)心碰撞
§4.8質(zhì)心參考系的運(yùn)用·粒子的對(duì)撞
思考題
習(xí)題
選讀材料：質(zhì)點(diǎn)平衡的穩(wěn)定性
第五章角動(dòng)量·關(guān)子對(duì)稱性
§5.1質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量
(一)質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量
(二)力對(duì)一參考點(diǎn)的力矩
(三)質(zhì)點(diǎn)對(duì)參考點(diǎn)的角動(dòng)量定理和守恒定律
(四)質(zhì)點(diǎn)對(duì)軸的角動(dòng)量定理和守恒定律
§5.2質(zhì)點(diǎn)系的角動(dòng)量定理及角動(dòng)量守恒定律
(一)質(zhì)點(diǎn)系對(duì)參考點(diǎn)的角動(dòng)量定理及守恒律
(二)質(zhì)點(diǎn)系對(duì)軸的角動(dòng)量定理及守恒律
§5.3質(zhì)點(diǎn)系對(duì)質(zhì)心的角動(dòng)量定理和守恒定律
§5.4對(duì)稱性·對(duì)稱性與守恒律
(一)關(guān)于對(duì)稱性
(二)守恒律與對(duì)稱性
§5.5經(jīng)典動(dòng)力學(xué)的適用范圍
思考題
習(xí)題
選讀材料：在直角坐標(biāo)系中討論角動(dòng)量定理,角動(dòng)量守恒定律
在運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)中的應(yīng)用
第六章萬有引力定律
§6.1開普勒定律
§6.2萬有引力定律·引力質(zhì)量與慣性質(zhì)量
(一)萬有引力定律
(二)引力質(zhì)量與慣性質(zhì)量
(三)引力常量的測量
(四)地球自轉(zhuǎn)對(duì)重量的影響
(五)牛頓萬有引力定律的適用范圍
§6.3引力勢能
§6.4潮汐
思考題
習(xí)題
選讀材料：一個(gè)“三體問題”研究的啟迪
第七章剛體力學(xué)
§7.1剛體運(yùn)動(dòng)的描述
(一)剛體的平動(dòng)
(三)角速度矢量
(四)剛體的平面運(yùn)動(dòng)
§7.2剛體的動(dòng)量和質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理
(一)剛體的質(zhì)心
(二)剛體的動(dòng)量與質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理
§7.3剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角動(dòng)量·轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
(一)剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)軸上一點(diǎn)的角動(dòng)量
(二)剛體對(duì)一定轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
(三)剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角動(dòng)量定理和轉(zhuǎn)動(dòng)定理
(四)剛體的重心
(五)典型的例子
§7.4剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定理
(一)力矩的功
(二)剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定理
(三)剛體的重力勢能
§7.5剛體平面運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)
(一)剛體平面運(yùn)動(dòng)的基本動(dòng)力學(xué)方程
(二)作用于剛體上的力
(三)剮體平面運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能
(四)滾動(dòng)摩擦力偶矩
(五)汽車輪的受力,汽車的極限速度
§7.6剛體的平衡
(一)剛體的平衡方程
(二)桿的受力特點(diǎn)
§7.7自轉(zhuǎn)與旋進(jìn)
(一)常平架回轉(zhuǎn)儀
(二)回轉(zhuǎn)儀的旋進(jìn)
(三)地球的旋進(jìn)與章動(dòng)
習(xí)題
選讀材料：角速度合成符合平行四邊形法則,滑輪受力分析
第八章彈性體的應(yīng)力和應(yīng)變
§8.1彈性體的拉伸和壓縮
(一)外力·內(nèi)力與應(yīng)力
(二)直桿的線應(yīng)變
(三)胡克定律
(四)拉伸和壓縮的形變勢能
§8.2彈性體的剪切形變
(一)剪切形變·剪切應(yīng)力與應(yīng)變
(二)剪切形變的胡克定律
§8.3彎曲和扭轉(zhuǎn)
(一)梁的彎曲
(二)桿的扭轉(zhuǎn)
思考題
習(xí)題
選讀材料：關(guān)于梁純彎曲的曲率與力偶矩關(guān)系式(8.3.1)的推導(dǎo)
關(guān)于圓柱體扭轉(zhuǎn)角與力偶矩關(guān)系式(8.3.3)的推導(dǎo),彈簧的形變
第九章振動(dòng)
§9.1簡諧振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征
§9.2簡諧振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)
(一)簡諧振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程
(二)簡諧振動(dòng)的x—t圖線和相軌跡
(三)簡諧振動(dòng)的矢量表示法
§9.3簡諧振動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換
§9.4簡諧振動(dòng)的合成
(一)同方向同頻率簡諧振動(dòng)的合成
(二)同方向不同頻率簡諧振動(dòng)的合成
(三)互相垂直相同頻率簡諧振動(dòng)的合成
(四)互相垂直不同頻率簡諧振動(dòng)的合成·利薩如圖形
§9.5振動(dòng)的分解
§9.6阻尼振動(dòng)
§9.7受迫振動(dòng)
(一)受迫振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程
(二)受迫振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特征
(三)位移共振
(四)受迫振動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換
(五)速度共振
§9.8“不守規(guī)矩”的擺·混沌行為
(一)“不守規(guī)矩”的擺
(二)依賴初值的兩種情況
§9.9參數(shù)振動(dòng)·自激振動(dòng)
(一)參數(shù)振動(dòng)
(二)自激振動(dòng)
思考題
習(xí)題
選讀材料：晶格中原子的振動(dòng)(熱振動(dòng)),品質(zhì)因數(shù)
第十章波動(dòng)和聲
§10.1波的基本概念
(一)波是振動(dòng)狀態(tài)的傳播
(二)多種多樣的波
(三)平面波與球面波
§10.2平面簡諧波方程
(一)平面簡諧波方程
(二)平面簡諧波方程的多種形式
§10.3波動(dòng)方程與波速
(一)波動(dòng)方程
(二)波速·色散現(xiàn)象
§10.4平均能流密度·聲強(qiáng)與聲壓
(一)媒質(zhì)中波的能量分布
(二)平均能流密度
(三)聲強(qiáng)與聲強(qiáng)級(jí)
(四)聲壓·聲強(qiáng)和聲壓的關(guān)系
(五)聲波的衰減·超聲波的優(yōu)勢
(六)波的反射和透射·半波損失
§10.5波的疊加和干涉·駐波
(一)波的疊加·群速
(二)波的干涉
(三)駐波
(四)弦與空氣柱的本征振動(dòng)
§10.6多普勒效應(yīng)
(一)波源靜止而觀察者運(yùn)動(dòng)
(二)觀察者靜止而波源運(yùn)動(dòng)
(三)觀察者和波源在同一條直線上運(yùn)動(dòng)
(四)擊波
思考題
習(xí)題
選讀材料：孤子,關(guān)于聲壓波方程的推導(dǎo),關(guān)于聲強(qiáng)級(jí)與聲壓級(jí),反射系數(shù).透射
系數(shù)和半波損失,馬赫錐,擊波的進(jìn)一步討論
算十一章流體力學(xué)
§11,1理想流體
§11.2靜止流體內(nèi)的壓強(qiáng)
(一)靜止流體內(nèi)一點(diǎn)的壓強(qiáng)
(二)靜止流體內(nèi)不同空間點(diǎn)壓強(qiáng)的分布
(三)相對(duì)于非慣性系靜止的流體
§11.3流體運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念
(一)流跡·流線和流管
(二)定常流動(dòng)
(三)不可壓縮流體的連續(xù)性方程
§11.4伯努利方程
§11.5流體的動(dòng)量和角動(dòng)量
(一)流體的動(dòng)量
(二)流體和角動(dòng)量
§11.6粘性流體的運(yùn)動(dòng)
(一)粘性定律
(二)雷諾數(shù)
(三)層流和湍流
(四)泊肅葉公式
(五)不可壓縮粘性流體定常流動(dòng)的功能關(guān)系
§11.7固體在流體中受到的阻力
(一)粘性阻力·密立根油滴實(shí)驗(yàn)
(二)渦旋的產(chǎn)生·壓差阻力
(三)興波阻力
§11.8機(jī)翼的升力
思考題
習(xí)題
選讀材料：推導(dǎo)泊肅葉公式
第十二章相對(duì)論簡介
§12.1狹義相對(duì)論的歷史背景
(一)麥克斯韋方程建立引起的問題
(二)菲索與邁克耳孫—莫雷實(shí)驗(yàn)
(三)關(guān)于相對(duì)性原理的思考
§12.2洛倫茲變換
(一)狹義相對(duì)論的基本假設(shè)
(二)洛倫茲變換
(三)洛倫茲變換蘊(yùn)含的時(shí)空觀
(四)尺縮鐘慢的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)
§12.3相對(duì)論的速度變換
§12.4相對(duì)論的動(dòng)量和能量
(一)相對(duì)論的動(dòng)量
(二)相對(duì)論的質(zhì)能公式
(三)動(dòng)量—能量公式
(四)碰撞問題
§12.5廣義相對(duì)性原理
(一)關(guān)于慣性系和引力的思考
(二)等效原理和廣義相對(duì)性原理
§12.6引力場與彎曲時(shí)空
§12.7廣義相對(duì)論的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
思考題
習(xí)題
選讀材料：愛因斯坦簡介,閔可夫斯基空間
數(shù)學(xué)知識(shí)
第一部分微積分初步
§1函數(shù).導(dǎo)數(shù)與微分
§2不定積分
§3定積分
習(xí)題
第二部分矢量
§1矢量
§2矢量的加法與減法
§3矢量的數(shù)乘
§4矢量的正交分解
§5矢量的標(biāo)積和矢積
§6矢量導(dǎo)數(shù)
習(xí)題
習(xí)題答案
附錄I名詞索引
附錄II人名索引